近年来由于土壤连年种植导致毒素积累、微量元素消耗殆尽、有害菌虫卵增多,土壤结构破坏严重,严重制约我国林果产业的发展。针对果树栽培面临的土传病害日益严重、栽植流程冗杂且劳作强度极大的现状,研制了一款具备挖坑、排肥、混肥、回填、浇灌等功能的自走式挖坑混肥回填果树栽植智能作业机。田间试验结果表明,该机器实现了均匀混料,提高了肥料使用率,解决土壤连作障碍,改善土壤结构,促进了果树成活率及栽植效率,本文具体研究内容如下:(1)整机结构及关键部件的设计与选型研制的自走式挖坑混肥回填果树栽植智能作业机主要由挖坑混肥回填装置、双四边形举升装置、动力传动系统和栽植作业控制系统组成,可实现单次果树栽植过程中挖坑、排肥、混肥、回填和浇灌的自动化作业,并对机器关键部件进行相关设计及选型。(2)肥土掺混模型建立及离散元仿真分析建立基于Hertz-Mindlin with JKR接触模型的肥土掺混模型,模拟在不同转速、不同掺混时间下菌肥和土壤颗粒在掺混区的掺混过程,并阐述了肥土掺混机理,对掺混腔中的肥土混合物进行回填模拟,通过RSD(Relative Standard Deviation)法分析了坑穴中不同深度肥土混合物的掺混均匀度变异系数。(3)栽植作业控制系统的设计与实现开发了基于Cortex-M3内核的栽植作业控制系统,包括自动栽植作业子系统、人机交互子系统、数据采集子系统和压力反馈子系统,通过布置各传感器实现机器自动栽植作业,利用人机交互子系统实现对机器自动栽植作业以及行进控制,数据采集子系统实现对转速、油压、油温等数据的采集,可直接于OLED显示屏实时显示,压力反馈子系统根据系统油压调控垂直降继电器执行周期内PWM占空比实现进给量实时调节。(4)样机加工及田间性能试验在临沂市完成样机加工,并通过整机作业性能试验验证机器整机作业性能,机器最快栽植作业时间在2分20秒左右,机器性能良好;在泰安市根据最佳工作参数进行肥土掺混性能试验,于150、250、350 mm等三个深度对回填的肥土混合物进行方格采样并统计菌肥颗粒数目,最终得到掺混均匀度变异系数均在16%以下,菌肥和土壤的掺混质量符合果树栽植的防控标准。